DE3137098C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Prepreg-Lagen oder -Bahnen (vorimprägniertes Fasermaterial) bzw. Faserbündel-Lagen, die jeweils einseitig gerichtet parallel angeordnet sind (und im folgenden kurz als Prepreg-Lagen bzw. als Faserbündel-Lagen bezeichnet werden), wie sie zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffmaterialien verwendet werden, und die eine gleichförmige Dicke besitzen, wobei nur wenige Fehler im Erscheinungsbild dieser Lage wie z. B. Pill- bzw. Verdickungsbildung, Flaumflocken, Fehlstellen, Fischaugen usw. auftreten sollen. Dieses Verfahren ist insbesondere geeignet zur Herstellung von dünnen Prepreg-Schichten. Die kontinuierlich hergestellten Prepreg-Schichten weisen verschiedene Vorteile hinsichtlich der Qualität von aus ihnen hergestellten Gegenständen auf, was darauf beruht, daß beim Imprägnieren der Faserbündel mit einem Harz kein Lösungsmittel verwendet wird.The invention relates to a method for continuous Production of prepreg layers or webs (pre-impregnated Fiber material) or fiber bundle layers, each one-sided arranged in parallel are (and hereinafter referred to briefly as prepreg layers or as fiber bundle layers be used for the production of fiber-reinforced Plastic materials are used, and the one is uniform Have thickness, with few defects in appearance this location such. B. pill or thickening, fluff flakes, Flaws, fish eyes, etc. should occur. This method is particularly suitable for the production of thin Prepreg layers. The have continuously produced prepreg layers various advantages in terms of the quality of them manufactured items based on the fact that no solvent when impregnating the fiber bundles with a resin is used.

Bisher wurden Prepreg-Schichten dadurch hergestellt, daß fasrige Basismaterialien, wie z. B. Faserbündel, gewirkte Stoffe, nichtgewirkte Stoffe, Matten, Papierbogen usw. mit einer Lösung benetzt oder imprägniert wurden, die aus einem Harz, wie z. B. einem Epoxidharz, einem ungesättigten Polyesterharz, einem Phenol-Harz, usw. bestand, das in einem flüchtigen Lösungsmittel wie z. B. Aceton, Methylethylketon, Methylcellosolve, Dimethylformamid (DMF), Toluol, Methanol, usw. gelöst war, und daß das Lösungsmittel aus dem imprägnierten fasrigen Basismaterial durch Erwärmen bzw. Erhitzen entfernt wurde. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der IP-OS 58-1 62 317 bekannt.So far, prepreg layers have been produced in that fibrous Base materials such as B. fiber bundles, knitted fabrics, non-knitted fabrics, mats, paper sheets, etc. with a solution that have been wetted or impregnated with a resin, such as B. an epoxy resin, an unsaturated polyester resin, a phenolic resin, etc., which is volatile Solvents such as B. acetone, methyl ethyl ketone, methyl cellosolve, Dimethylformamide (DMF), toluene, methanol, etc. was dissolved, and that the solvent from the impregnated fibrous base material removed by heating or heating has been. Such a method is, for example, from IP-OS 58-1 62 317 known.

Wenn jedoch ein flüchtiges organisches Lösungsmittel zur Herstellung von Prepreg-Schichten bzw. Lagen verwendet wird, wird die Schicht bzw. Lage beim Trocknungsschritt über eine relativ lange Zeit erwärmt bzw. erhitzt, um das Lösungsmittel zu entfernen. Dadurch wird es für das Harz schwierig, gleichförmige B-Stufen-Eigenschaften beizubehalten und daher sind die Fluiditäts-Eigenschaften des Harzes in der Prepreg- Lage nicht konstant, was seinerseits die Prozeßsteuerung äußerst schwierig macht. Ein weiteres erhebliches Problem besteht darin, daß das Lösungsmittel nicht völlig beseitigt wird und selbst bei der Beendigung des Produktionsvorganges noch vorhanden ist. Ein Erwärmen bzw. Erhitzen für einen langen Zeitraum zur vollständigen Beseitigung des Lösungsmittels hat ein Aushärten des Harzes zur Folge und dies verhindert das Erreichen des B-Zustandes bzw. der B- Stufe. Auch verringert ein Trocknen bei einer niedrigen Temperatur in sehr starkem Ausmaß die Produktivität.However, when producing a volatile organic solvent of prepreg layers or layers is used, the layer or layer during the drying step is over a heated or heated to the solvent for a relatively long time  to remove. This makes it difficult for the resin maintain uniform B-stage properties and therefore are the fluidity properties of the resin in the prepreg Location is not constant, which in turn is the process control extremely difficult. Another major problem is that the solvent is not completely eliminated and even at the end of the production process is still there. A warming or heating for a long period of time to completely eliminate the Solvent causes the resin to harden and this prevents the B-state or the B- Step. Drying at a low temperature also reduces productivity to a very large extent.

Darüber hinaus macht es das Vorhandensein des sogenannten Solvationsphänomens zwischen dem Harz und dem Lösungsmittel unmöglich, das Lösungsmittel vollständig aus der Prepreg- Schicht zu entfernen. Somit muß das in der Prepreg-Schicht verbleibende Lösungsmittel als ein wesentlicher Fehler bzw. Nachteil betrachtet werden, der durch das Lösungsmittel- Imprägnationsverfahren verursacht wird. Das in der Prepreg- Schicht verbleibende Lösungsmittel verflüchtigt sich beim Erwärmen im Fabrikationsschritt und hat ein Schaumbildungsphänomen zur Folge, das zu Poren bzw. Blasen in der Lage bzw. Schicht führt. Solche Poren bzw. Blasen verschlechtern nicht nur verschiedene physikalische Eigenschaften wie z. B. mechanische Eigenschaften, elektrische Eigenschaften, Widerstandsfähigkeit gegen Chemikalien usw., sondern verschlechtern auch in beträchtlichem Ausmaß die Ermüdungsfestigkeit, wodurch die Zuverlässigkeit dieser Produkte verringert wird. Wie oben erwähnt, zeigt wegen des verbleibenden Lösungsmittels das herkömmliche Lösungs-Imprägnierverfahren verschiedene Nachteile bezüglich der Qualität der erhaltenen Fabrikationsprodukte. In addition, it makes the presence of the so-called Solvation phenomenon between the resin and the solvent impossible to completely remove the solvent from the prepreg Remove layer. So this must be in the prepreg layer remaining solvents as a major error or Disadvantage that is caused by the solvent Impregnation process is caused. That in the prepreg The remaining solvent evaporates during the Warming up in the manufacturing step and has a foaming phenomenon as a result, capable of pores or bubbles or shift leads. Such pores or bubbles worsen not only different physical properties such as B. mechanical properties, electrical properties, resistance against chemicals etc., but deteriorate also the fatigue strength to a considerable extent, which reduces the reliability of these products. As mentioned above, shows because of the remaining solvent the conventional solution impregnation process various Disadvantages regarding the quality of the received Manufacturing products.  

Andererseits wurde im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Lösungs-Imprägnations-Verfahren trockene Verfahren für die Herstellung von Prepreg-Lagen vorgeschlagen, die einen Prozeß umschließen, bei dem eine Menge eines Pulvers oder einer Paste einer Harzverbindung auf ein faseriges Basismaterial aufgesprüht oder aufgeschichtet und dann durch Erhitzen zum Schmelzen gebracht wird, um das Basismaterial zu imprägnieren. Auch wurde beispielsweise in der JP-OS 59-0 14 924 ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine vorgegebene Menge eines geschmolzenen Harzes, die auf ein Freigabe- oder Trennpapier aufgeschichtet ist, oder ein geschmolzenes Harz, das zuvor in einen Film vorgegebener Dicke ausgeformt wurde unter Erhitzen in ein faseriges Basismaterial usw. einimprägniert wird. Bei solchen trockenen Verfahren werden, da überhaupt kein Lösungsmittel verwendet wird, die Probleme vollständig beseitigt, die sich aus der Verwendung von Lösungsmitteln ergeben, wie dies z. B. beim Lösungs-Imprägnationsverfahren der Fall ist. Da jedoch das in das fasrige Basismaterial einimprägnierte Harz frei von Lösungsmitteln ist, ist es außerordentlich zähflüssig, obwohl es eine gewisse Flüssigkeit bei der Imprägnationstemperatur besitzt. Daher ergeben sich verschiedene Schwierigkeiten, wenn es darum geht, das faserige Basismaterial gleichförmig und vollständig mit dem Harz zu imprägnieren. D. h., selbst dann, wenn es möglich ist, das Harz in der Breitenrichtung gleichförmig auf eine Vielzahl von parallel und fortgesetzt Seite an Seite angeordneten Faserbündel-Gruppen aufzubringen, so ist es dennoch nicht einfach, das Harz gleichförmig auf jede Einheit der Faserbündel aufzubringen. Darüber hinaus ist ein Versuch, die Faserbündel gleichförmig und vollständig mit dem aufgebrachten Harz zu imprägnieren deshalb ohne Erfolg und führt damit zu einer nicht gleichförmigen Harzverteilung und einer ungenügenden Imprägnation, weil das Harz im Vergleich mit dem Lösungs-Imprägnationsverfahren eine überwältigend große Viskosität besitzt, obwohl die Viskosität durch das Erhitzen in einem gewissen Ausmaß verringert wird. Man kann sich ein Verfahren vorstellen, bei dem eine Vielzahl von Faserbündel-Gruppen durch ein Bad aus einem geschmolzenen Harz hindurchgezogen wird, oder bei dem eine vorgeschriebene Menge von Harz auf die Faserbündel beispielsweise von einer Walze her übertragen wird, die diese Menge des Harzes trägt. Wenn jedoch die Faserbündel dazu veranlaßt werden, über eine Walze oder eine Führung zu laufen, um das viskose Harz für ihre Imprägnierung auf sie aufzubringen, so besteht eine Neigung der Faserfäden, sich um die Walze oder Führung herumzuwickeln. Dies verursacht Fehler bzw. Defekte im äußeren Erscheinungsbild, wie z. B. die Ausbildung von Flaumflocken, Pillbildung usw., und hat überdies Nachteile, wie z. B. die Notwendigkeit, den Herstellungsvorgang zu unterbrechen bzw. abzuschalten. Auch das Lösungs- Imprägnationsverfahren zeigt ähnliche Nachteile, doch bestehen hier Unterschiede hinsichtlich ihres Ausmaßes.On the other hand, contrary to that described above Solution impregnation process dry process for the Manufacture of prepreg sheets suggested a process enclose in which a lot of a powder or a Paste a resin compound onto a fibrous base material sprayed on or piled up and then heated to Melting is brought to impregnate the base material. A method was also proposed, for example, in JP-OS 59-0 14 924, in which a predetermined one Amount of a molten resin that is on a release or Release paper is piled up, or a molten resin, that was previously formed into a film of a predetermined thickness impregnated with heating in a fibrous base material, etc. becomes. With such dry processes, there will be at all No solvent is used, the problems completely eliminated, resulting from the use of solvents reveal how this z. B. in the solution impregnation process the case is. However, since that in the fibrous base material an impregnated resin is free of solvents, it is extremely viscous, although there is a certain Liquid at the impregnation temperature. Therefore there are various difficulties when it comes to the fibrous base material uniformly and completely with to impregnate the resin. That is, even if it is possible is, the resin is uniform to one in the width direction Variety of parallel and continued side by side It is still possible to apply fiber bundle groups not easy, the resin uniformly on every unit of To apply fiber bundles. In addition, an attempt the fiber bundles uniformly and completely with the applied resin to impregnate therefore without success and leads to a non-uniform resin distribution and an insufficient impregnation because the resin in comparison overwhelming with the solution impregnation process has great viscosity, although the viscosity by heating is reduced to some extent. Man  can imagine a process in which a variety of fiber bundle groups through a bath from a melted Resin is pulled through, or where a prescribed Amount of resin on the fiber bundle for example transferred from a roller that this amount of the resin. However, when the fiber bundle causes it to walk over a roller or a guide to apply the viscous resin to impregnate them so there is an inclination of the fiber threads to the Wrap roller or guide around. This causes errors or defects in the external appearance, such as. B. training of fluff flakes, pill formation, etc., and also has Disadvantages, such as B. the need for the manufacturing process to interrupt or switch off. The solution Impregnation processes have similar disadvantages, however there are differences in their size.

Daher ist es bei den trockenen Verfahren zur Herstellung von Prepreg-Schichten erforderlich, die Faserbündel vor der Imprägnation in ausreichendem Maße auszubreiten bzw. zu verteilen und eine vorgeschriebene bzw. vorgegebene Menge von geschmolzenem Harz für die Imprägnation aufzubringen, um eine gleichförmige Harzverteilung zu erzielen und nicht eine ungenügende Imprägnation zu bewirken, bzw. die im äußeren Erscheinungsbild vorhandenen Defekte wie z. B. Flockenbildung, Pillbildung, Lücken, Fischaugen usw. zu verringern. Insbesondere bei der Herstellung von dünnen Prepreg-Schichten ist es unumgänglich, die Faserbündel zuvor in ausreichendem Maße auszubreiten bzw. zu verteilen.Therefore, it is the dry manufacturing process of prepreg layers required, the fiber bundle before Sufficiently spread or distribute impregnation and a prescribed amount of to apply molten resin for the impregnation to achieve a uniform resin distribution and not to cause an insufficient impregnation, or the in external appearance existing defects such. B. flocculation, To reduce pill formation, gaps, fish eyes, etc. Especially in the production of thin prepreg layers it is imperative that the fiber bundles are Spread or distribute dimensions.

Bei herkömmlichen trockenen Verfahren wird jedoch das geschmolzene Harz in die Faserbündel einimprägniert, nachdem sie in einem gewissen Maße dadurch ausgebreitet bzw. verteilt worden sind, daß man sie wechselweise durch eine Vielzahl von parallelen Stäben oder Rotationswalzen in Berührung mit diesen hat hindurchlaufen lassen, um die nachteiligen von Lösungsmitteln verursachten Effekte zu vermeiden. Bei einem solchen Vorgehen wird jedoch ein großer Reibungswiderstand zwischen den Faserbündeln und den Stäben, Walzen usw. erzeugt, und daher ist es, um sie über eine gewünschte Breite bzw. Weite auszubreiten, erforderlich, sie über und durch eine große Zahl von Stäben und Walzen laufen zu lassen, was eine beträchtliche Zugspannung erfordert. Dies beschädigt die Faserbündel in sehr starkem Ausmaß und bewirkt Defekte wie z. B. Flockenbildung, Pillbildung, Fischaugen usw. an den Prepreg-Schichten. Es gibt auch Fälle, in denen es unmöglich ist, eine Ausbreit-Weite zu erzielen, wie sie für die Herstellung von dünnen Prepreg-Schichten erforderlich ist.In conventional dry processes, however, the melted Impregnated resin into the fiber bundle after to a certain extent it spreads them out have been alternated by a variety parallel bars or rotating rollers in contact  with these has run through to the disadvantageous to avoid effects caused by solvents. With such an approach, however, becomes a big one Frictional resistance between the fiber bundles and the bars, Rolls etc. are generated, and therefore it is to get them over a desired Spreading width or breadth required them run over and through a large number of bars and rollers to leave, which requires considerable tension. This damages the fiber bundles to a very great extent and causes defects such as B. flaking, pill formation, fish eyes etc. on the prepreg layers. There are also cases where it’s impossible to get a spread, like they do for making thin prepreg layers is required.

Somit wurde bei den verschiedenen trockenen Verfahren, die bisher vorgeschlagen wurden, großer Wert auf die Harz-Aufbringung gelegt; es wurde nämlich die Imprägnation mit geschmolzenem Harz durchgeführt, während unimprägnierte Faserbündel in unzureichendem Maß ausgebreitet bzw. verteilt wurden, und gleichzeitig mit oder nach dem Imprägnationsschritt wurden die Faserbündel auf die Endbreite der Prepreg- Schicht ausgebreitet. Für die Imprägnation eines viskosen Harzes in die Faserbündel ist es vorzuziehen, die Viskosität durch ein Erwärmen bzw. Erhitzen des Harzes zu verringern. Eine Imprägnation mit einer Lösung hoher Viskosität führt leicht zu einer ungenügenden oder ungleichmäßigen Imprägnation. Andererseits ist es für ein Ausbreiten von mit Harz imprägnierten Faserbündeln erforderlich, eine Harzlösung zu verwenden, deren Viskosität in einem gewissen Ausmaß erhöht bzw. vergrößert ist, da dann, wenn eine solche Harzlösung nicht verwendet wird, das Harz lediglich durch die Prepreg-Lage hindurchwandert und aus ihr heraussickert bzw. aus ihr ausgeschieden wird, was es unmöglich macht, eine Prepreg-Lage zu erzielen, in der das Harz gleichförmig verteilt ist. Thus, in the various dry processes, the So far, great emphasis has been placed on resin application placed; namely it became the impregnation with melted Resin carried out while unimpregnated fiber bundles insufficiently spread or distributed and simultaneously with or after the impregnation step the fiber bundles were cut to the final width of the prepreg Layer spread out. For the impregnation of a viscous Resin in the fiber bundle is preferable to the viscosity by heating the resin. An impregnation with a high viscosity solution easily leads to an insufficient or uneven Impregnation. On the other hand, it is for a spread of Resin-impregnated fiber bundles required, a resin solution to use their viscosity to some extent is increased or enlarged, since if such Resin solution is not used, the resin only through the prepreg layer wanders through and seeps out of it or is eliminated from it, which makes it impossible to achieve a prepreg layer in which the resin is uniform is distributed.  

Zur Erzeugung einer dünneren Prepreg-Schicht ist es erforderlich, die Faserbündel auf eine Breite auszubreiten bzw. zu verteilen, die mehrere Male größer ist als die Breite der ursprünglichen Bündel. Dies ist jedoch nicht nur schwierig, sondern zerstört auch die Ordnung der parallelen Anordnung der Faserbündel, was zur Ausbildung von Lücken, Garn- bzw. Faden-Fehlordnungen usw. führt.To create a thinner prepreg layer, it is necessary spread the fiber bundles to a width or distribute that is several times larger than that Width of the original bundle. However, this is not only difficult, but also destroys the order of the parallel Arrangement of the fiber bundles, leading to the formation of gaps, Yarn or thread disorder etc. leads.

Wie oben erläutert, hat beim trockenen Verfahren, das von den nachteiligen von den Lösungsmitteln bewirkten Effekten befreit ist, das geschmolzene Harz selbst vor dem Imprägnationsschritt eine hohe Viskosität, so daß beim Imprägnationsschritt und beim nachfolgenden Ausbreitschritt eine Ungleichmäßigkeit der Harzverteilung auftritt und auch hier Fehler (Lücken, Garn- bzw. Faden-Fehlordnung) im äußeren Erscheinungsbild der erzeugten Prepreg-Schicht auftreten.As explained above, in the dry process, that of the adverse effects caused by solvents is released, the molten resin even before the impregnation step a high viscosity, so that in the impregnation step and an unevenness in the subsequent spreading step the resin distribution occurs and also here errors (Gaps, yarn or thread disorder) in the external appearance of the generated prepreg layer occur.

Angesichts der oben beschriebenen Tatsachen wurde durch intensive Untersuchungen gemäß den trockenen Verfahren, die von den nachteiligen durch die Lösungsmittel verursachten Effekten frei sind, versucht, ein Verfahren für die kontinuierliche Herstellung von Prepreg-Schichten zu erzielen, die eine konstante Dicke besitzen und keine Fehler, wie z. B. Flockenbildung, Pillbildung, Lücken, Faden- bzw. Garn-Fehlanordnung usw. aufweisen, ohne daß eine ungenügende Harzimprägnation bewirkt wird und ohne daß eine Ungleichmäßigkeit in der Faserverteilung auftritt. Als Ergebnis dieser Untersuchungen wurde das erfindungsgemäße Verfahren gefunden.Given the facts described above, has been through intensive Investigations according to the dry procedures that of the adverse ones caused by the solvents Effects are free, trying a process for continuous To achieve the production of prepreg layers which have a constant thickness and no defects, such as. B. Flake formation, pill formation, gaps, thread or yarn misalignment etc. without insufficient resin impregnation is effected and without any unevenness occurs in the fiber distribution. As a result of this investigation the inventive method was found.

Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft die kontinuierliche Herstellung von Faserbündel-Lagen und umfaßt die Schritte des Ausbreitens bzw. Verteilens einer Vielzahl von Faserbündeln, die einseitig ausgerichtet und parallel zueinander angeordnet sind, in einem Lösungsmittel oder in einem mit einem Lösungsmittel benetzten Zustand durch kontinuierliches Abziehen der Faserbündel, wobei eine Spannung an sie angelegt wird, in Längsberührung mit gekrümmten Oberflächen von Ausbreit- bzw. Verteilerkörpern, die zumindest einen Teil der gekrümmten Oberfläche einer Säule oder eines Zylinders aufweisen, und des Trocknens der so ausgebreiteten Faserbündel. Weiterhin umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Prepreg-Schichten, die einseitig ausgerichtet parallel angeordnet sind, den Schritt des Imprägnierens der so kontinuierlich erhaltenen getrockneten Faserbündel-Lagen mit einer vorgegebenen Menge von geschmolzenem Harz.The process according to the invention relates to continuous Manufacture of fiber bundle layers and includes the steps the spreading or distribution of a large number of fiber bundles, the one-sided and parallel to each other are arranged in a solvent or in a a solvent wetted state by continuous  Peeling off the fiber bundles with a voltage applied to them is in longitudinal contact with curved surfaces of Spreading or distribution bodies, which at least a part the curved surface of a column or cylinder and drying the fiber bundles thus spread out. The method according to the invention further comprises for the continuous production of prepreg layers, which are aligned in parallel, the Step of impregnating the thus continuously obtained dried fiber bundle layers with a predetermined amount of melted resin.

Im Vergleich mit dem Ausbreitverfahren, wie es bei den herkömmlichen trockenen Prozessen durchgeführt wird, führt das Ausbreiten der Faserbündel in einem Lösungsmittel oder in einem mit einem Lösungsmittel benetzten Zustand unter Anlegung einer Zugspannung, wie dies gemäß der Erfindung geschieht, dazu, daß die Faserbündel dadurch kontinuierlich ausgebreitet bzw. verteilt werden, daß sie unter Fadenspannung auf die gekrümmten Oberflächen der Verteilerkörper gepreßt werden, wobei sich gleichzeitig das auf die Faserbündel aufgebrachte Bündelung bzw. Haftmittel löst, wodurch die Bindungskräfte freigegeben bzw. aufgehoben werden. Darüber hinaus macht das Ausbreiten bzw. Verteilen der Faserbündel in einem Lösungsmittel oder in einem mit einem Lösungsmittel benetzten Zustand den Reibungswiderstand zwischen den Faserbündeln und den gekrümmten Oberflächen der Verteilerkörper außerordentlich klein. Dies erlaubt es nicht nur, daß die Faserbündel in der gewünschten Verteilungsbreite durch eine nur geringe Zugspannung in einem leichten Kontakt längs nur einer geringen Anzahl von gekrümmten Oberflächen der Verteilerkörper ausgebreitet werden, sondern vermindert auch die Beschädigung der Faserbündel auf ein sehr geringes Ausmaß. Die Verteilungsbreite der Faserbündel ändert sich in Abhängigkeit vom Gehalt an Bündelungsmittel in den Faserbündeln, dem Durchmesser, der Anzahl, dem Kombinationstyp, der räumlichen Anordnung, der Oberflächenbeschaffenheit bzw. der Oberflächengüte, dem Material, den Kontaktbedingungen mit den Faserbündeln (je nachdem, ob die Verteilerkörper fest angeordnet oder frei rotierend sind), der Abziehspannung, der Abziehgeschwindigkeit usw., der Verteilerkörper, die zumindest einen Teil der gekrümmten Oberfläche einer Säule oder eines Zylinders besitzen. Daher kann die Verteilungsbreite nicht endgültig angegeben werden, sondern es ist nötig, sie in entsprechender Weise auszuwählen, wobei der Ausgleich bzw. das Optimum zwischen der Verteilweite bzw. -breite und der Beschädigung der Faserbündel berücksichtigt werden muß. Daher ist die Verteilungsbreite bzw. -weite pro Faserbündel nicht speziell festgelegt, doch ist es im Fall der kontinuierlichen Herstellung von Prepreg-Schichten bevorzugt, das Einheits-Faserbündel mehr als 50%, wenn möglich mehr als 100% basierend auf der Faserverteilungs-Menge, die der endgültigen Breite und Dicke der gewünschten Prepreg-Schicht entspricht, auszubreiten bzw. zu verteilen. Ein Verteilen bzw. Ausbreiten mit einem beträchtlichen Verhältnis pro Einheitsfaserbündel nach der Imprägnation mit einem geschmolzenen Harz bewirkt leicht Defekte, wie z. B. Lücken, Garnfehlordnungen usw. in der erzeugten Prepreg-Schicht und führt auch zu einer Ungleichmäßigkeit in der Verteilung des Harzes und der Faser. Daher ist es wünschenswert, die Faserbündel vor ihrer Imprägnation mit dem geschmolzenen Harz auszubreiten bzw. zu verteilen.Compared to the spreading method, as in the conventional dry processes is carried out, this leads to Spread the fiber bundles in a solvent or in in a state wetted with a solvent tensile stress, as happens according to the invention, this means that the fiber bundle is continuous are spread out or distributed that they are under thread tension pressed onto the curved surfaces of the distributor bodies be, at the same time that on the fiber bundle Applied bundle or adhesive releases, causing the binding forces be released or canceled. It also does that Spread or distribute the fiber bundles in a solvent or in a state wetted with a solvent the frictional resistance between the fiber bundles and the curved surfaces of the distributor bodies are extraordinary small. This not only allows the fiber bundle in the desired distribution range by only a small one Tension in a light contact along only a small one Number of curved surfaces of the distributor body spread out but also reduces damage to the Fiber bundles to a very small extent. The distribution width the fiber bundle changes depending on the content of bundling agents in the fiber bundles, the diameter, the  Number, the combination type, the spatial arrangement, the Surface quality or surface quality, the material, the contact conditions with the fiber bundles (each after whether the manifold is fixed or free are rotating), the peeling tension, the peeling speed etc., the distributor body, which is at least a part the curved surface of a column or cylinder have. Therefore, the distribution width cannot be final be specified, but it is necessary to put them in appropriate Way to choose, the balance or the optimum between the distribution width or width and the damage the fiber bundle must be taken into account. Hence the Distribution width or width per fiber bundle is not special fixed, but it is in the case of continuous manufacturing preferred from prepreg layers, the unitary fiber bundle more than 50%, if possible more than 100% based on the amount of fiber distribution, the final width and Thickness of the desired prepreg layer corresponds to spread or distribute. A spreading or spreading with one considerable ratio per unit fiber bundle impregnation with a molten resin easily causes Defects such as B. gaps, yarn misalignments, etc. in the generated Prepreg layer and also leads to unevenness in the distribution of resin and fiber. Therefore it is desirable to pre-impregnate the fiber bundle spread or distribute with the molten resin.

Andererseits ist im Fall der kontinuierlichen Herstellung von Faserbündel-Lagen und auch bei der kontinuierlichen Herstellung von Prepreg-Schichten das Ausbreiten bzw. Verteilen eines Einheits-Faserbündels um mehr als 100% basierend auf der Menge von Faserverteilung entsprechend der endgültigen Breite und Dicke der gewünschten Faserbündel-Schicht und Prepreg-Schicht in der Weise wirksam, daß Faserbündel-Schichten und Prepreg-Schichten erzeugt werden, die keine Lücken aufweisen und hinsichtlich der Bindungskraft zwischen den Faserbündeln verstärkt sind, wobei ein Teil des ausgebreiteten bzw. verteilten Einheits-Faserbündels über ein anderes Faserbündel gehäuft bzw. geschichtet und schließlich eine gewünschte Breite und Dicke erzielt wird. Nachdem die Lage einer Vielzahl von Faserbündel-Gruppen, die einseitig gerichtet in einer kontinuierlichen Relation und parallel zueinander angeordnet sind, festgelegt worden ist, wird jedes zweite der Einheits-Faserbündel abgetrennt und jedes Faserbündel wird in einem Lösungsmittel oder in einem mit einem Lösungsmittel benetzten Zustand kontinuierlich abgezogen, wobei es unter Zugspannung in Berührung mit gekrümmten Oberflächen von Verteilerkörpern gebracht wird, die zumindest einen Teil der gekrümmten Oberfläche einer Säule oder eines Zylinders aufweisen, wobei das Einheits- Faserbündel um mehr als 100% basierend auf der Menge der Faserverteilung entsprechend der endgültigen Breite und Dicke der gewünschten Faserbündel-Schicht und Prepreg- Schicht verteilt bzw. ausgebreitet wird (wobei es jedoch erforderlich ist, eine Breite von weniger als 200% vorzusehen, so daß die Einheits-Faserbündel sich nicht gegenseitig berühren) und hierauf ein Faserbündel über das andere zu schichten bzw. zu legen, so daß eine lückenfreie Faserbündel- Schicht erzeugt werden kann. Ein praktisches Verfahren zum Übereinanderlegen bzw. Übereinanderschichten von Faserbündeln wird folgendermaßen durchgeführt: Eine Vielzahl von Faserbündeln wird in Berührung mit gekrümmten Oberflächen derselben Verteilerkörper auf weniger als 100% ausgebreitet und dann wird jedes zweite der Einheitsfaserbündel abgetrennt und in Berührung mit den gekrümmten Oberflächen von anderen Verteilerkörpern oder längs der Vorder- und Rückseiten der gekrümmten Oberflächen derselben Verteilerkörper über mehr als 100% ausgebreitet, und hierauf werden die Faserbündel- Gruppen übereinander aufgeschichtet bzw. übereinandergelegt. On the other hand, in the case of continuous production of fiber bundle layers and also in continuous production the spreading or spreading of prepreg layers of a unit fiber bundle by more than 100% based on the amount of fiber distribution corresponding to the final Width and thickness of the desired fiber bundle layer and Prepreg layer effective in such a way that fiber bundle layers and prepreg layers are created that have no gaps have and with regard to the binding force between the  Fiber bundles are reinforced, with part of the spread or distributed unit fiber bundle over a other fiber bundle heaped or layered and finally a desired width and thickness is achieved. After this the location of a variety of fiber bundle groups that unidirectional in a continuous relation and are arranged parallel to each other, every other one of the unitary fiber bundles is separated and each fiber bundle is in a solvent or in a continuously stripped with a solvent-wetted state, being under tension in contact with curved Surfaces of distribution bodies is brought the at least part of the curved surface of a Column or a cylinder, the unit Fiber bundles by more than 100% based on the amount of Fiber distribution according to the final width and Thickness of the desired fiber bundle layer and prepreg Layer is distributed or spread out (although it is it is necessary to provide a width of less than 200%, so that the unitary fiber bundles are not mutually exclusive touch) and then a fiber bundle over the other to layer or lay so that a gap-free fiber bundle Layer can be generated. A practical process for stacking or stacking fiber bundles is carried out as follows: A variety of Fiber bundles come into contact with curved surfaces same manifold spread to less than 100% and then every other one of the unit fiber bundles is severed and in contact with the curved surfaces of others Distributors or along the front and back of the curved surfaces of the same manifold over more spread out as 100%, and then the fiber bundles Groups stacked on top of each other or placed on top of each other.  

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt auch folgende Prozedur, die sehr wirksame Ergebnisse zeitigt: Nachdem das Appretur- oder Haftmittel, das sich auf den ursprünglichen Faserbündeln befindet, entfernt worden ist, während sich die Faserbündel in einem Lösungsmittel oder in einem mit einem Lösungsmittel benetzten Zustand befinden, werden die Faserbündel weiterhin in eine Lösung des Bündelungs- bzw. Haftmittels eingetaucht oder mit dieser Lösung besprüht, damit die ausgebreiteten Faserbündel den ausgebreiteten Zustand beibehalten und hierauf werden die Faserbündel in ausreichendem Maße erwärmt bzw. erhitzt und getrocknet, um das Lösungsmittel zu entfernen und so die Faserbündel-Lage zu fixieren. Ein weiteres wirksames und praktisches Verfahren besteht darin, eine Lösung eines Bündelungs- bzw. Haftmittels zu verwenden, das in dem Lösungsmittel gelöst ist, das beim Verteil- bzw. Ausbreitschritt Verwendung findet. Die Menge der Lösung des Haft- bzw. Bündelungsmittels ist nicht speziell festgelegt, doch ist eine Lösung von im allgemeinen weniger als 20 Gew.-% vorzuziehen.The method according to the invention also includes the following procedure, which produces very effective results: After that Finishing agent or adhesive that is based on the original Fiber bundles has been removed while the Fiber bundles in a solvent or in one with a Solvent wetted state, the fiber bundles continue in a solution of the bundling or adhesive immersed or sprayed with this solution so that the spread fiber bundles the spread state maintained and then the fiber bundles are sufficient Dimensions warmed or heated and dried to the Remove solvent and so the fiber bundle layer too fix. Another effective and practical procedure consists of a solution of a bundling agent or adhesive to use, which is dissolved in the solvent used in the Distribution or spreading step is used. The amount the solution of the adhesive or bundling agent is not special fixed, but a solution is generally less than 20% by weight.

Die Faserbündel, die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Verwendung finden, sind Bündel, die aus einer großen Anzahl von einzelnen Fäden bzw. Fasern zusammengesetzt sind, und vorzugsweise handelt es sich um Garne bzw. Fäden oder Spinnkabel bzw. Werkgarne (tows), die aus Bündeln von kontinuierlichen langen Fäden bzw. Fasern zusammengesetzt sind. Beispielsweise umfassen sie organische Fasern wie z. B. Fasern aus Polyamid, Polyester, Polyacrylnitril, Polyvinyl-Alkohol usw.; organische wärmefeste Fasern, z. B. Fasern aus aromatischem Polyamid, Polyfluorkohlenstoff, Phenol-Harz, Polyamid-Imid, Polyimid usw.; Kunstseide und natürliche Fasern; anorganische Fasern wie z. B. Fasern aus Glas, aus Bornitrid, aus Kohlenstoff (einschließlich kohlenstoffhaltiger, graphitisierter und flammfester Fasern), aus Silikonnitrid, aus Silikoncarbid, aus Aluminiumoxid bzw. Tonerde, aus Zirkonerde, aus Asbest usw.; Metallfasern wie z. B. Fasern aus Kupfer, Wolframlegierung, Eisen, Aluminium, Edelstahl usw.; zusammengesetzte Fasern wie z. B. Fasern aus Bor mit einem Kern aus Wolfram, Borcarbid mit einem Kern aus Wolfram, Silikoncarbid mit einem Kern aus Wolfram, Bor usw. und alle anderen, die die Form von Fasern besitzen. Es ist auch möglich, Faserbündel zu verwenden, die aus einer Kombination von zwei oder mehr der oben erwähnten Fasern zusammengesetzt sind.The fiber bundles that are involved in the implementation of the invention Procedural uses are bundles that are made up of composed of a large number of individual threads or fibers are, and preferably are yarns or threads or spun cable or factory yarns (tows) made from Bundles of continuous long threads or fibers put together are. For example, they include organic ones Fibers such as B. fibers of polyamide, polyester, polyacrylonitrile, Polyvinyl alcohol, etc .; organic heat-resistant fibers, e.g. B. aromatic polyamide fibers, Polyfluorocarbon, phenol resin, Polyamide imide, polyimide, etc .; Artificial silk and natural fibers; inorganic fibers such as e.g. B. Glass fibers, boron nitride, carbon (including carbon, graphitized and flame retardant  Fibers), from silicon nitride, from silicon carbide, made of aluminum oxide or alumina, made of zirconia, made of asbestos etc.; Metal fibers such as B. fibers of copper, tungsten alloy, Iron, aluminum, stainless steel, etc .; compound Fibers such as B. Boron fibers with a tungsten core, Boron carbide with a tungsten core, silicon carbide with a core of tungsten, boron, etc. and all the others that the Have the shape of fibers. It is also possible to bundle fibers to use that from a combination of two or more of the above-mentioned fibers are composed.

Die Lösungsmittel, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, umfassen Ketone wie z. B. Aceton oder Methylethylketon; Alkohole wie z. B. Methylalkohol, Ethylalkohol, Isopropylalkohol usw.; Ether, wie z. B. Ethylether, Methyl-Isopropyl-Ether, Tetrahydrofuran usw.; halogenierte Kohlenwasserstoffe wie z. B. Methylenchlorid, Chloroform usw.; Kohlenwasserstoffe wie z. B. Toluol, Xylol-Hexan, Hepthan usw.; Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid usw.; diese Lösungsmittel können entweder einzeln oder in einer Mischung von zwei oder mehr solcher Lösungsmittel verwendet werden.The solvents used in the process according to the invention used include ketones such as. B. acetone or Methyl ethyl ketone; Alcohols such as B. methyl alcohol, ethyl alcohol, Isopropyl alcohol, etc .; Ethers such as B. ethyl ether, Methyl isopropyl ether, tetrahydrofuran, etc .; halogenated Hydrocarbons such as B. methylene chloride, chloroform, etc .; Hydrocarbons such as Toluene, xylene-hexane, hepthane, etc .; Dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, etc .; these solvents can be used either individually or in one Mixture of two or more such solvents used will.

Als Bündelungs- bzw. Haftmittel, die hauptsächlich Verwendung finden, können wärmehärtbare Harze wie z. B. Epoxid-Harze, ungesättigte Polyester-Harze, Vinyl-Harze, Phenol-Harze und verschiedene modifizierte Phenol-Harze, Melamin-Harze und verschiedene modifizierte Melamin-Harze, Polyurethan-Harze, Polyvinylalkohol- und Polyvinyl-Butyral-Harze, Polyamid- Imid-Harze, Polyimid-Harze, Silikon-Harze (einschließlich verschiedener Silan-Haftmittel), Diallylphthalat, usw. und die Rohmaterial-Harze oder niedermolekularen Produkte der obigen Harze erwähnt werden. Es ist auch möglich, thermoplastische Harze wie z. B. Polystyrol, Ethyl-Vinyl-Azetat- Copolymere, Poly(meth)acrylsäure, Poly(meth)acrylsäureester, Polyamid, Polycarbonat, Polyester, Polyethersulfon, Polyphenylenoxid, Polyphenylensulfid, usw. und niedermolekulare Produkte dieser Harze einzeln oder als Mischung von zwei oder mehr dieser wärmehärtbaren Harze zu verwenden.As a bundling or adhesive, the main use can find thermosetting resins such. B. epoxy resins, unsaturated polyester resins, vinyl resins, phenolic resins and various modified phenolic resins, melamine resins and various modified melamine resins, polyurethane resins, Polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral resins, polyamide Imide resins, polyimide resins, silicone resins (including various silane adhesives), diallyl phthalate, etc. and the raw material resins or low molecular weight products of the resins mentioned above. It is also possible to use thermoplastic Resins such as B. polystyrene, ethyl vinyl acetate Copolymers, poly (meth) acrylic acid, poly (meth) acrylic acid esters,  Polyamide, polycarbonate, polyester, polyether sulfone, polyphenylene oxide, Polyphenylene sulfide, etc. and low molecular weight Products of these resins individually or as a mixture of two or use more of these thermosetting resins.

Als die geschmolzenen Harze, die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, ist es möglich, wärmehärtbare Harze wie z. B. Epoxid-Harze, Melamin-Harze, Polyurethan-Harze, Polyvinylalkohol- und Polyvinyl-Butyral-Harze, Polyamid- Imid-Harze, Polyimid-Harze, Silikon-Harze, Diallylphthalat- Harze usw. oder thermoplastische Harze, wie z. B. Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Ethylenvinyl-Acetat- Copolymere, Polyvinylchlorid, Poly(meth)acrylsäure, Poly(meth)- acrylsäureester, Polyamid, Polycarbonat, Polyester, Polyethersulfon, Polyphenylenoxid, Polyphenylensulfid usw. entweder einzeln oder als Mischung aus zwei oder mehr dieser Substanzen einzusetzen.As the molten resins used in the process of the invention used, it is possible to use thermosetting resins such as B. epoxy resins, melamine resins, polyurethane resins, Polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral resins, polyamide Imide resins, polyimide resins, silicone resins, diallyl phthalate Resins, etc., or thermoplastic resins such as. B. polyethylene, Polypropylene, polystyrene, ethylene vinyl acetate Copolymers, polyvinyl chloride, poly (meth) acrylic acid, poly (meth) - acrylic acid ester, polyamide, polycarbonate, polyester, polyether sulfone, Polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, etc. either individually or as a mixture of two or more of these Use substances.

Zusätzlich ist es wünschenswert, daß die einseitig gerichtet und parallel zueinander angeordneten Faserbündel in ihrer Lage dadurch festgelegt werden, daß sie zuerst einen kammartigen Gegenstand durchlaufen, der so angeordnet ist, daß er die Faserbündel innerhalb einer Breite positioniert, die der Endbreite der Lage bzw. Schicht entspricht.In addition, it is desirable that the unidirectional and parallel fiber bundles in their position can be determined by first combing Pass through the object, which is arranged so that it Fiber bundles positioned within a width that the End width of the layer or layer corresponds.

Die Verteilerkörper, die wenigstens einen Teil einer gekrümmten Oberfläche einer Säule oder eines Zylinders aufweisen, sind massive oder hohle Säulen oder Zylinder und es kann auch ein Teil einer gekrümmten Oberfläche verwendet werden, der von einer Säule oder einem Zylinder mit großem Durchmesser abgeschnitten ist. Das Material ist nicht speziell festgelegt, doch wird vorzugsweise ein Material ausgewählt, das einen kleinen Reibungskoeffizienten besitzt und das nicht sehr stark durch die Reibung mit den Faserbündeln verformt oder abgenutzt bzw. abgerieben wird. Üblicherweise wird Edelstahl verwendet, doch kann ein Verteilerkörper auch aus einem Metall bestehen, das mit einem Kunstharz wie z. B. Teflon usw., mit Eisen, Kupfer usw. oder einer anorganischen Substanz wie z. B. Glas, Tonerde usw. beschichtet ist. Der Durchmesser, die Anzahl, die Art der Kombination und die räumliche Anordnung werden unter Berücksichtigung des Ausgleichs bzw. der Optimierung zwischen der Ausbreit- bzw. Verteilbreite und der Beschädigung der Faserbündel ausgewählt und können daher nicht von vornherein eindeutig festgelegt werden; doch werden für Faserbündel, die einen hohen Elastizitätsmodul besitzen, Ausbreit- bzw. Verteilerkörper mit einem großen Durchmesser verwendet, und es ist wünschenswert, daß die Anzahl, die Art der Kombination und die räumliche Anordnung der Verteilerkörper so ausgewählt wird, daß die Kontaktlänge zwischen den Faserbündeln und den gekrümmten Oberflächen und die durch die Abziehspannung bewirkte Druckkraft gegen die Verteilerkörper berücksichtigt werden. Die Art der Verteilerkörper, d. h. ob es sich um feste bzw. starre oder frei rotierende Körper handelt oder ob sie angetrieben sind, was eine differenzielle Umfangsgeschwindigkeit in der Bewegungsrichtung der Faserbündel ergibt, oder ob es sich um vibrierende Verteilerkörper handelt, die in der Bewegungsrichtung der Faserbündel oder senkrecht zu dieser Bewegungsrichtung vibrieren, übt einen großen Einfluß auf die Ausbreit- bzw. Verteilwirkung, insbesondere die Ausbreit-Breite und die Beschädigung der Faserbündel aus. Im Fall der fest bzw. starr angeordneten Verteilerkörper läßt sich eine große Verteilungsbreite erzielen, doch ist auch die Beschädigung relativ groß; im Fall der frei rotierenden Verteilerkörper tritt nur eine geringe Beschädigung auf, doch ist auch die Verteilungsbreite klein. Andere Arten führen zu Ergebnissen in Übereinstimmung mit den oben erwähnten Typen. Daher ist es bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wünschenswert, die oben erwähnten Effekte bei der Verwendung der fest angeordneten, frei rotierenden, angetriebenen und/oder vibrierenden Verteilerkörper einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr Typen zu berücksichtigen. Darüber hinaus sollte die Abzugsspannung und die Abzugsgeschwindigkeit der Faserbündel erfindungsgemäß gleichförmig sein, damit keinerlei Fehlordnung bzw. Fehlanordnung der Faserbündel auftritt; diese beiden Werte werden in Relation zu den Ausbreiteffekten ausgewählt.The distributor body, which is at least part of a curved Have the surface of a column or a cylinder, are solid or hollow columns or cylinders and part of a curved surface can also be used be using a pillar or cylinder large diameter is cut off. The material is not specifically stipulated, but preferably one Material selected that has a small coefficient of friction owns and not very much due to the friction deformed or worn or rubbed with the fiber bundles  becomes. Usually stainless steel is used, but a distributor body can also consist of a metal, that with a synthetic resin such. B. Teflon etc., with iron, copper, etc. or an inorganic substance such as B. glass, alumina, etc. is coated. The diameter, the number, the type of combination and the spatial Arrangement will take into account the compensation or the optimization between the spreading or Distribution width and damage to the fiber bundle selected and therefore cannot be clear from the start be determined; but for fiber bundles, the one have a high modulus of elasticity, spreading or distribution body used with a large diameter and it is desirable that the number, type of combination and the spatial arrangement of the distributor body selected will that the contact length between the fiber bundles and the curved surfaces and the peel tension caused pressure force against the distributor body considered will. The type of manifold, i.e. H. whether it is are solid or rigid or freely rotating bodies or whether they're powered, which is a differential peripheral speed in the direction of movement of the fiber bundle results, or whether it is vibrating distribution body acts in the direction of movement of the fiber bundle or perpendicular to this direction of movement vibrate, has a great influence on the propagation or distribution effect, in particular the spreading width and damage to the fiber bundle. In the case of the feast or rigidly arranged distributor body can achieve a large distribution width, but there is also damage relatively large; in the case of the freely rotating distributor body Little damage occurs, but the distribution width is also small. Other species lead to achieve results in accordance with those mentioned above Guys. Therefore, it is in the implementation of the invention  Process desirable, the effects mentioned above when using the fixed, freely rotating, driven and / or vibrating distributor body individually or in combination of two or more types. In addition, the trigger voltage and the trigger speed should the fiber bundle is uniform according to the invention so that no disorder or disorder the bundle of fibers occurs; these two values will be selected in relation to the spreading effects.

Der Verfahrensschritt der Trocknung der ausgebreiteten Faserbündel ist außerordentlich wichtig. Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf dem trockenen System-Prepreg- Lagen-Herstellungsverfahren, bei dem die zuvor erwähnten Nachteile, die aufgrund der Verwendung von Lösungsmitteln auftreten, beseitigt worden sind. Daher ist es wichtig, daß keinerlei Lösungsmittel in der erzeugten ausgebreiteten Schicht verbleibt, was dadurch erreicht wird, daß die ausgebreiteten Faserbündel vollständig getrocknet werden. Das Verfahren der Trocknung ist nicht speziell festgelegt, doch werden die Faserbündel vorzugsweise dadurch getrocknet, daß sie in Berührung mit geheizten Trommeltrocknerkörpern gebracht werden, statt durch Ventilation getrocknet zu werden, um die Fehlordnung der ausgebreiteten Faserbündel und die Erzeugung von Flocken zu verringern und zu verhindern, daß die ausgebreiteten Faserbündel durch die vom Lösungsmittel herrührende Kohäsionskraft wieder zusammengebündelt werden.The process step of drying the spread Fiber bundle is extremely important. The invention Process is based on the dry system prepreg Layer manufacturing process in which the aforementioned Disadvantages due to the use of solvents occur have been eliminated. Therefore it is important that no solvent spread in the generated Layer remains, which is achieved in that the spread Fiber bundles are completely dried. The The drying process is not specifically defined, however the fiber bundles are preferably dried in that brought them into contact with heated drum dryer bodies instead of being dried by ventilation, about the disorder of the spread fiber bundles and the Reduce flake production and prevent the spread fiber bundles by the solvent the resulting cohesive force can be bundled together again.

Das Aufbringen und das Eintauchen in ein geschmolzenes Harz kann auf einfache Weise durch die Verwendung herkömmlicher Verfahren erzielt werden.The application and immersion in a molten resin can be done easily by using conventional Procedure can be achieved.

Beispielsweise kann ein Verfahren angewandt werden, bei dem das Harz zuerst mit einem Luft-Streichmesser-Beschichter (air doctor coater), einer Rakelstreichanlage (blade coater), einem Stangen-Beschichter (rod coater), einem Messer-Beschichter (knife coater), einem Quetsch-Beschichter (squeeze coater), einem Imprägnations-Beschichter (impregnation coater), usw. aufgebracht wird, wie sie in verschiedenen Beschichtungsvorrichtungen und Film-Erzeugungsapparaten Verwendung finden und bei denen das Harz auf eine definierte Menge vor und nach der Imprägnation eingeregelt wird; es kann aber auch ein Verfahren angewandt werden, bei dem eine definierte Menge von Harz mit einem Extrusions-Beschichter (extrusion coater), einem Überzugskalander (calender coater), einem Sprüh-Beschichter (spray coater), einem Gußstreich-Beschichter (cast coater), einem Walzenauftrags-Beschichter (kissroll coater), einem Gravurstreich-Beschichter (gravure coater), einem Übertragswalzen-Beschichter (transfer roll coater), einem gegenläufigen Walzenstreicher (reverse roll coater) usw. aufgetragen und zur Imprägnation veranlaßt wird. Das Harz kann direkt auf die ausgebreiteten Faserbündel aufgebracht werden oder es kann zuvor indirekt auf einen Bogen aus Trennpapier aufgebracht und dann auf die ausgebreiteten Faserbündel übertragen werden; alternativ kann das Harz zuerst zu einem Film ausgeformt werden, der auf die ausgebreiteten Faserbündel aufgebracht und durch Erhitzen zum Schmelzen gebracht wird. All diese Verfahren führen zu guten Ergebnissen. Das Imprägnationsverfahren ist nicht speziell festgelegt und es kann auf einfache Weise durch die kombinierte Verwendung einer erhitzten Walze und einer erhitzten Presse durchgeführt werden.For example, a method can be applied to the resin first with an air doctor knife coater  (air doctor coater), a blade coater, a rod coater, a knife coater (knife coater), a squeeze coater (squeeze coater), an impregnation coater (impregnation coater), etc. is applied, as in various coating devices and film-making apparatus use find and where the resin to a defined amount is regulated before and after the impregnation; but it can a method can also be used in which a defined Amount of resin with an extrusion coater (extrusion coater), a coating calender (calender coater), one Spray coater, a cast coater (cast coater), a roll coater (kissroll coater), a gravure coater, a transfer roll coater, a reverse roll coater etc. is applied and impregnated. The Resin can be applied directly to the spread fiber bundles or it can be indirectly on an arch beforehand applied from release paper and then onto the spread Fiber bundles are transmitted; alternatively, the resin first be formed into a film that is spread on the Fiber bundles applied and by heating to Melting is brought. All of these procedures lead to good results. The impregnation process is not specifically set and it can be done easily the combined use of a heated roller and one heated press.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:The invention is described below using exemplary embodiments described with reference to the drawing; in this shows:

Fig. 1 ein Strömungsdiagramm, das eine Verfahrensweise zur kontinuierlichen Herstellung einer einseitig gerichteten Prepreg-Schicht bzw. -Lage gemäß der Erfindung erläutert, und Fig. 1 is a flow diagram of the invention illustrating a method for continuously preparing a unidirectional prepreg sheet or -layer, and

Fig. 2 und 3 Anordnungen von Faserbündeln und Streich- bzw. Verteil-Körpern für den Streich- bzw. Verteilschritt, die zumindest einen Teil der gekrümmten Oberfläche einer Säule oder eines Zylinders so angeordnet haben, daß er sich in Luft befindet. Fig. 2 and 3 arrays of fiber bundles and brushing or dispensing bodies for brushing or spreading step who arranged so at least a portion of the curved surface of a column or a cylinder, that it is located in air.

In den Figuren werden mit dem Bezugszeichen 1 Faserbündel, mit dem Bezugszeichen 2 ein Spulengestell, mit dem Bezugszeichen 3 Verteil- bzw. Streichvorrichtungen, mit dem Bezugszeichen 4 ein Trockner, mit dem Bezugszeichen 5 eine Harz-Zuführvorrichtung, mit dem Bezugszeichen 6 eine Trennschichtpapier- Abwickelvorrichtung, mit dem Bezugszeichen 7 Imprägnierwalzen, mit dem Bezugszeichen 8 eine Wickelwalze und mit dem Bezugszeichen 9 eine Lösungsmittel-Auftropfvorrichtung bezeichnet.In the figures, a fiber bundle is identified by the reference number 1 , a bobbin frame by the reference number 2, a distribution or coating device by the reference number 3 , a dryer by the reference number 4 , a resin feed device by the reference number 5 , and a separating layer paper by the reference number 6. Unwinding device, with the reference number 7 impregnation rollers, with the reference number 8 a winding roller and with the reference number 9 a solvent dropping device.

Eine Realisierungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in dem Flußdiagramm der Fig. 1 dargestellt. Eine Vielzahl von Faserbündeln 1 wird kontinuierlich unter einer gesteuerten Spannung von einer Vielzahl von Spulen 2 durch eine Verteil- bzw. Streichvorrichtung 3 hindurchgeliefert und in ausreichender Weise in einem Trockner 4 getrocknet. Eine vorgegebene Menge von geschmolzenem bzw. flüssigem Harz wird von einer Harz-Zuführvorrichtung 5 auf ein Freigabe- bzw. Trennpapier geliefert, das unter Spannung abgewickelt wird, und die Faserbündel werden durch geheizte Walzen 7 hindurch auf eine Wickelwalze 8 übernommen.One possible implementation of the method according to the invention is shown in the flow chart of FIG. 1. A large number of fiber bundles 1 are supplied continuously under a controlled tension from a large number of bobbins 2 through a distributing or coating device 3 and are sufficiently dried in a dryer 4 . A predetermined amount of molten or liquid resin is supplied from a resin supply device 5 to a release paper which is unwound under tension, and the fiber bundles are transferred through heated rollers 7 to a winding roller 8 .

Fig. 2 zeigt den Schritt der Übernahme der Faserbündel in ein Lösungsmittel oder in einen Zustand, in dem sie mit einem Lösungsmittel benetzt sind. Fig. 2-(1) zeigt ein Beispiel für das Eintauchen in ein Lösungsmittel und Fig. 2-(2) zeigt ein Beispiel für eine gleichförmige Benetzung der Faserbündel-Packen durch eine Lösungsmittel-Auftropfvorrichtung. Fig. 2 shows the step of taking the fiber bundles into a solvent or into a state in which they are wetted with a solvent. Fig. 2- (1) shows an example of immersion in a solvent and Fig. 2- (2) shows an example of uniform wetting of the fiber bundle packs by a solvent spotting device.

Fig. 3 zeigt Beispiele für die Verfahren, mit denen die Faserbündel längs Verteiler- bzw. Streichkörpern in Berührung gebracht werden, wobei die Verteilerkörper zumindest einen Teil der gekrümmten Oberfläche einer Säule oder eines Zylinders besitzen. Nicht markierte Kreise stellen feste Stäbe bzw. Walzen dar, während mit einem Pfeil gekennzeichnete Kreise Walzen wiedergeben, die sich entweder frei drehen oder angetrieben werden. FIG. 3 shows examples of the methods by which the fiber bundles are brought into contact along distribution or spreading bodies, the distribution bodies having at least part of the curved surface of a column or a cylinder. Unmarked circles represent solid bars or rollers, while circles marked with an arrow represent rollers that either rotate freely or are driven.

Es wurden Hauptbeispiele für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert, doch kann die Erfindung auch durch eine Kombination dieser Verfahren durchgeführt werden.There were main examples for the implementation of the invention Process explained, but the invention also performed by a combination of these procedures will.

Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem Faserbündel zuerst in eine Schicht bzw. Lage ausgebreitet, dann ausreichend getrocknet und hierauf mit einem geschmolzenen Harz imprägniert werden, kann nicht nur für die kontinuierliche Herstellung von Prepreg-Lagen bzw. -Bahnen verwendet werden, die einseitig gerichtet parallel angeordnet sind, sondern es ist auch für die Herstellung von Lagen bzw. Bahnen bzw. Schichten zur Verwendung bei der Schicht- bzw. Folienformung von Verbindungen bzw. Verbundanordnungen (sheet- molding compounds SMC) geeignet, die eine einseitig gerichtet angeordnete Prepreg-Lage auf der einen Seite tragen; auch ist es zur Anwendung bei der kontinuierlichen Herstellung von runden, quadratischen bzw. rechteckigen oder profilierten Stäben nach dem Pultrusions-Verfahren geeignet, die nach demselben Prinzip des Laminierens einer großen Anzahl von einseitig gerichteten Prepreg-Lagen hergestellt werden. Das Verfahren kann auch auf einfache Weise zur Herstellung von laminierten Schichten bzw. Lagen verwendet werden, die dadurch hergestellt werden, daß die einseitig gerichteten Prepreg-Lagen bzw. -Folien unter geeigneten Winkeln laminiert werden, um die Anisotropie der einseitig gerichteten Prepreg-Schichten zu beseitigen, sowie bei der Herstellung von solchen laminierten Prepreg- Schichten. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in außerordentlich wirksamer Weise bei der Herstellung von Prepreg-Schichten eingesetzt werden, die aus Geweben von fasrigen Materialien zusammengesetzt sind, da das erfindungsgemäße Verfahren in der Lage ist, die Imprägnation von geschmolzenem Harz gleichförmig zu gestalten und die oben erwähnten nachteiligen Effekte der Bündelungsmittel zu beseitigen und somit die Beschädigung der Fasern zu verringern.The method according to the invention, in the fiber bundle first spread out in a layer or layer, then sufficient dried and then impregnated with a molten resin can not only be for continuous Production of prepreg layers or webs are used which are arranged parallel to one side, but it is also for the production of layers or webs or layers for use in layer or film forming of connections or composite arrangements (sheet- molding compounds SMC) suitable, the one-sided wear the arranged prepreg layer on one side; it is also used in continuous production of round, square or rectangular or profiled bars suitable according to the pultrusion process, the same principle of laminating one large number of unidirectional prepreg layers will. The procedure can also be simple  used for the production of laminated layers or layers be produced by the fact that the unidirectional prepreg layers or films under suitable Angles are laminated to the anisotropy of the to eliminate unidirectional prepreg layers, as well in the manufacture of such laminated prepreg Layers. The inventive method can also in extremely effective in the manufacture of Prepreg layers are used which are made from fabrics of fibrous materials are composed, since the invention Process is able to impregnate of molten resin to make it uniform adverse effects of the bundling agents mentioned above to eliminate and thus damage the fibers reduce.

Im folgenden werden konkrete Beispiele für das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben, auf die jedoch die Erfindung nicht beschränkt ist.The following are concrete examples of the invention Process described, however, the invention is not limited.

Beispiel 1Example 1

12 Bündel aus Kohlenstoffaser-Endlosfäden (carbon fiber filament yearns) (jeder Faden aus 6000 Fasern bestehend; Bündel-Bruchfestigkeit 4,48 cN/dtex; Menge des Bündelungsmittels 0,4 Gew.-%) wurden durch einen Kamm zueinander parallel ausgerichtet. Die so angeordneten Fäden wurden in einen Bottich eingeführt, der mit Tetrahydrofuran gefüllt war, und wurden wechselweise durch feste Stäbe hindurchgezogen, die senkrecht zur Faserrichtung und parallel zueinander in Abständen von 20 cm im Bottich angeordnet waren, so daß die Fäden ausgebreitet werden konnten. Die ausgebreiteten Fadenbündel wurden in Berührung mit 2/3 des Umfangs eines Trommeltrockners (Durchmesser 300 mm, aufgeheizt auf 140°C) gebracht und getrocknet, und die Garnbündel wurden dann kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 1 m oder 8 m/min übernommen bzw. abgezogen.12 bundles of carbon fiber filaments filament yearns) (each thread consists of 6000 fibers; Bundle breaking strength 4.48 cN / dtex; Amount of bundling agent 0.4% by weight) were combined by a comb aligned in parallel. The threads so arranged were inserted into a vat filled with tetrahydrofuran and were alternately pulled through solid bars, the perpendicular to the grain and parallel spaced 20 cm apart in the tub were so that the threads could be spread out. The Spread thread bundles were in contact with 2/3 the circumference of a drum dryer (diameter 300 mm, heated to 140 ° C) and dried,  and the yarn bundles were then continuously fed with a Speed of 1 m or 8 m / min accepted or subtracted.

Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1

Ohne die Verwendung des mit Tetrahydrofuran gefüllten Bottichs wurde dasselbe Kohlenstoffaser-Endlosgarn wie in Beispiel 1 wechselweise durch feste Stäbe (Durchmesser 12 mm; rostfreier Stahl) hindurchgezogen, die in Luft senkrecht zur Faserrichtung und parallel zueinander in Abständen von 20 cm angeordnet waren, so daß das Garn bzw. die Fäden ausgebreitet werden konnten, und dann wurden die ausgebreiteten Garne bzw. Fäden kontinuierlich abgezogen.Without using the vat filled with tetrahydrofuran became the same continuous carbon fiber yarn as in Example 1 alternately by fixed rods (diameter 12 mm; stainless Steel) pulled through the air perpendicular to the Grain direction and parallel to each other at intervals of 20 cm were arranged so that the yarn or threads spread out  could be, and then the spread ones Yarns or threads are drawn off continuously.

Beispiel 2Example 2

Auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 wurden 12 Bündel aus Kohlenstoffaser-Endlosgarnen bzw. -Fäden (jeder Faden aus 6000 Fasern zusammengesetzt; Bündel-Bruchfestigkeit 4,48 cN/dtex Menge des Bündelungsmittels 0,4 Gew.-%) durch einen Kamm mit einer Teilungsweite von 8,2 mm zueinander parallel angeordnet. Die so angeordneten Fäden bzw. Garne wurden in einen Bottich eingeführt, der mit Tetrahydrofuran gefüllt war, in dem 5 Gew.-% eines Epoxidharzes gelöst worden waren, das aus einem Kondensationsprodukt von Bisphenol A und Epichlorhydrin zusammengesetzt war. Die Garne bzw. Fäden wurden wechselweise durch fünf feste Stäbe (Durchmesser 12 mm; Edelstahl) hindurchgezogen, die senkrecht zur Faserrichtung und parallel zueinander mit Abständen von 20 cm in dem Bottich angeordnet waren, so daß die Garne bzw. Fäden ausgebreitet bzw. ausgestrichen werden konnten. Die Garnbündel, die so ausgebreitet waren, daß sie keine Lücken aufwiesen, wurden in Berührung mit einem ²/₃-Umfang eines Trommeltrockners (Durchmesser 300 mm; auf 140°C aufgeheizt) gebracht und getrocknet, und die einseitig gerichtet angeordnete Lage, die eine Breite von 100 mm aufwies, wurde mit einer Geschwindigkeit von 8 m/min abgezogen, um eine kontinuierliche einseitig gerichtet angeordnete Lage zu bilden. In diesem Fall wurden die getrockneten Garnbündel dazu veranlaßt, mit einer Geschwindigkeit von 8 m/min über sechs frei rotierende Walzen (Durchmesser 40 mm; Edelstahl) zu laufen, die mit Abständen von 50 cm angeordnet waren; es wurde keine wesentliche Fehlordnung der Garnbündel gefunden, was zeigte, daß der Effekt des Bündelmittels in ausreichendem Maß vorgelegt worden war.In the same way as in Example 1, 12 bundles were made from continuous carbon fiber yarns or threads (each thread composed of 6000 fibers; Bundle breaking strength 4.48 cN / dtex Amount of bundling agent 0.4% by weight) a comb with a pitch of 8.2 mm to each other arranged in parallel. The threads or yarns thus arranged were introduced into a vat containing tetrahydrofuran was filled, in which 5 wt .-% of an epoxy resin dissolved  had been that from a condensation product of bisphenol A and epichlorohydrin was composed. The yarns or Threads were alternated by five fixed rods (diameter 12 mm; Stainless steel) pulled through the vertical to the fiber direction and parallel to each other with intervals of 20 cm were arranged in the tub so that the yarns or threads could be spread out or spread out. The bundles of yarn that were spread out so that they were none Gaps were in contact with a ² / ₃ scope a drum dryer (diameter 300 mm; heated to 140 ° C) brought and dried, and the unidirectional arranged layer, which had a width of 100 mm, was pulled off at a speed of 8 m / min, around a continuous unidirectional Able to form. In this case, the dried ones Yarn bundle caused at a speed of 8 m / min over six freely rotating rollers (diameter 40 mm; Stainless steel) that run at intervals of 50 cm were arranged; it did not become a major disorder found the bundle of yarn, showing that the effect of Sufficient bundling agent had been presented.

Beispiel 3Example 3

Auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 wurden 12 Bündel aus Kohlenstoffaser-Endlosgarnen (jedes Garn bzw. jeder Faden bestehend aus 6000 Fasern; Bündel-Bruchfestigkeit 4,48 cN/dtex; Menge des Bündelungsmittels 0,4 Gew.-%) mit Hilfe eines Kamms mit einer Teilung von 8,2 mm parallel zueinander angeordnet. Die so angeordneten Garne bzw. Fäden wurden in einen Bottich eingeführt, der mit Tetrahydrofuran gefüllt war. In dem Bottich wurden die Garnbündel wechselweise durch fünf feste Stäbe (Durchmesser 12 mm; Edelstahl) hindurchgezogen, die senkrecht zur Faserrichtung und parallel zueinander in Abständen von 20 cm angeordnet waren, so daß die Garne ausgebreitet bzw. ausgestrichen werden konnten. Die Garnbündel, die so ausgebreitet bzw. ausgestrichen waren, daß sie keine Lücken aufwiesen, wurden in Berührung mit einem ²/₃-Umfang eines Walzentrockners (Durchmesser 300 mm; aufgeheizt auf 140°C) gebracht und getrocknet und die einseitig ausgerichtet angeordnete Lage, die eine Breite von 100 mm hatte, wurde mit einem Unterschied zwischen den Abziehspannungen von 2,69 cN/dtex und einer Geschwindigkeit von 8 m/min abgezogen. Auf diese angeordnete Schicht bzw. Lage wurde eine definierte Menge eines Epoxidharzes insbesondere 100 Teile davon, bei einer Aufheizung bei 80°C aufgebracht, und die Lage bzw. Schicht wurde zwischen Walzen gepreßt, die auf 100°C aufgeheizt waren, um die Schicht bzw. Lage mit dem Harz zu imprägnieren. Auf diese Weise wurde eine einseitig ausgerichtet angeordnete Prepreg-Schicht mit einer Dicke von 50 Mikrometer (die Dicke bei V _f=60% Härtung) kontinuierlich produziert. Durch ein einseitig gerichtetes Laminieren der so erzeugten Prepreg-Schichten wurde ein Muster hergestellt, das Abmessungen von 120 mm×6 mm×2 mm Dicke besaß. Seine Biegefestigkeit in Richtung der Faser war 172 kg/mm², der Biege-Elastizitätsmodul war 11,5 T/mm², und die interlaminare Scherfestigkeit war 9,1 kg/mm². Der Volumengehalt an Fasern zu dieser Zeit war 60%.In the same way as in Example 1, 12 bundles of continuous carbon fiber yarns (each yarn or thread consisting of 6000 fibers; bundle breaking strength 4.48 cN / dtex; amount of the bundling agent 0.4% by weight) were made using a Comb with a pitch of 8.2 mm arranged parallel to each other. The yarns or threads thus arranged were introduced into a tub which was filled with tetrahydrofuran. In the tub, the bundles of yarn were alternately drawn through five solid rods (diameter 12 mm; stainless steel) which were arranged perpendicular to the fiber direction and parallel to one another at intervals of 20 cm, so that the yarns could be spread out or spread out. The bundles of yarn, which had been spread out or spread out so that they had no gaps, were brought into contact with a ² / ₃ circumference of a drum dryer (diameter 300 mm; heated to 140 ° C.) and dried and the layer arranged on one side, which was 100 mm wide, was pulled with a difference between the peeling tensions of 2.69 cN / dtex and a speed of 8 m / min. A defined amount of an epoxy resin, in particular 100 parts thereof, was applied to this arranged layer or layer during heating at 80 ° C., and the layer or layer was pressed between rollers which had been heated to 100 ° C. in order to cover the layer or Layer to be impregnated with the resin. In this way, a unidirectionally arranged prepreg layer with a thickness of 50 micrometers (the thickness at V _f = 60% curing) was continuously produced. A pattern was produced by unidirectionally laminating the prepreg layers thus produced, which had dimensions of 120 mm × 6 mm × 2 mm thickness. Its flexural strength in the direction of the fiber was 172 kg / mm², the flexural elastic modulus was 11.5 T / mm², and the interlaminar shear strength was 9.1 kg / mm². The volume content of fibers at that time was 60%.

Claims (1)

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Prepreg- Schichten, die einseitig gerichtet parallel angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Faserbündeln, die einseitig gerichtet zueinander parallel angeordnet sind, in einem Lösungsmittel oder in einem Zustand, in dem sie mit einem Lösungsmittel benetzt sind, dadurch ausgebreitet bzw. verteilt wird, daß die Faserbündel kontinuierlich abgezogen werden, während eine Spannung an sie in Berührung mit gekrümmten Oberflächen von Ausbreitkörpern angelegt wird, die wenigstens einen Teil der gekrümmten Oberfläche einer Säule oder eines Zylinders umfassen, daß die so ausgebreiteten bzw. verteilten Faserbündel getrocknet werden und daß die getrockneten Faserbündel mit einer genau bestimmten Menge eines geschmolzenen Harzes imprägniert werden.Process for the continuous production of prepreg layers which are arranged in parallel on one side, characterized in that a multiplicity of fiber bundles which are arranged in parallel on one side parallel to one another in a solvent or in a state in which they are wetted with a solvent, by spreading the fiber bundles continuously while tension is applied to them in contact with curved surfaces of spreaders comprising at least a portion of the curved surface of a column or cylinder such that the spreads are spread out Fiber bundles are dried and that the dried fiber bundles are impregnated with a precisely determined amount of a molten resin.